JP2548379B2 - 超速硬セメント組成物 - Google Patents

超速硬セメント組成物

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超速硬セメント組成物、特にセメント、カル
シウムアルミネート、セッコウ類、1価及び/又は3価
の金属の硫酸塩、炭酸塩類及びカルボン酸類を主成分と
する超速硬セメント組成物に関する。
〔従来の技術とその課題〕
従来より、急硬セメント、無機炭酸塩、オキシカルボ
ン酸及びアルミン酸塩を含有する超速硬セメント組成物
(特開昭60−108352号公報)や11CaO・7Al2O3・CaX2と3
CaO・SiO2、2CaO・SiO2及び4CaO・Al2O3・Fe2O3のうち
の一種以上を含有する急硬性クリンカー(特公昭52−31
886号公報)など種々の急硬セメント組成物が提案され
ている。
一方、近年、急硬セメントの短時間、高強度化の要望
はますます高まり、例えば、市街地や高速道路における
道路工事や鉄道及び空港等における補修工事は、コンク
リートやモルタル施工後、なるべく早い時間に高強度が
発現し、すみやかに使用できることが要求されている。
具体的には、コンクリートやモルタル打設1時間で200k
gf/cm2を超えるような急硬セメントが要求されるように
なった。
しかしながら、従来の急硬セメントでは施工に必要な
作業時間を20分程度に設定すると、1時間後の圧縮強度
は、50〜100kgf/cm2程度しかなく、200kgf/cm2以上の強
度が発現するためには打設後3時間以上必要とする課題
があった。
本発明者等は、特定の組成物を使用することによっ
て、前記課題を解消し、施工可能な20分以上の作業時間
が充分得られ、短時間強度が著しく高められ、かつ、長
期強度の低下もない優れた超速硬セメントが得られる知
見を得て、本発明を完成するに至った。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、カルシウムアルミネート100重量部
に対し、セッコウ類50〜300重量部からなる急硬成分を
5〜50重量%含有してなる急硬セメントと、1価及び/
又は3価の金属の硫酸塩、炭酸塩類及びカルボン酸類の
合計100重量部に対し、1価及び/又は3価の金属の硫
酸塩0.1〜5.0重量部、炭酸塩類0.2〜5.0重量部及びカル
ボン酸類0.05〜1.0重量部を主成分とする超速硬セメン
ト組成物である。
以下、さらに詳しく本発明を説明する。
本発明のカルシュームアルミネート(以下CA類とい
う)としては、12CaO・7Al2O3、3CaO・Al2O3及びCaO・A
l2O3などを主成分とする、非晶質又は結晶質の鉱物が挙
げられる。市販品としては、例えば、アルミナセメント
などが使用可能である。
CA類のうちでも、初期強度発現が優れていることから
12CaO・7Al2O3を主成分とするものや、CaO・Al2O3を主
成分とするものが好ましい。
CA類の粉末度はブレーン値で3,000cm2/g以上が好まし
く、4,000Ocm2/g以上がより好ましい。
セッコウ類としては、各種セッコウ、例えば、無水、
半水及び二水の各種セッコウの一種又は二種以上が用い
られる。
このうち、II型の無水セッコウが強度発現の面から最
も好ましい。
セッコウ類の粉末度は、ブレーン値で4,000cm2/g以上
が好ましく、5,000Ocm2/g以上が、高強度を発現する面
からより好ましい。
セッコウ類の使用量は、CA類100重量部に対し、50〜3
00重量部であり、80〜150重量部が好ましい。50重量部
未満では作業時間が確保できず、300重量部を越えると
1時間で200kgf/cm2以上の強度が得られにくい。
CA類とセッコウ類からなる急硬成分の使用量は、セメ
ントと急硬成分の合計100重量部に対し、5〜50重量部
であり、20〜30重量部が好ましい。急硬成分が5重量部
未満では強度が不足し、50重量部を越えると、作業時間
が極端に短縮される傾向がある。
本発明でいうセメントとは、普通・早強・超早強等の
各種ポルトランドセメント又はこれらポルトランドセメ
ントに高炉スラグ等のシリカ質を混合した各種混合セメ
ントである。
本発明で使用する1価及び/又は3価の金属の硫酸塩
(以下硫酸塩類という)とは、金属の原子価が1又は3
価である金属硫酸塩で、強度を増大するとともに、打設
後、硬化したモルタルやコンクリートに白い斑点がでる
現象、いわゆる、斑硬化を防止する効果があるものであ
る。
本発明の硫酸塩類としては、R2SO4・R2(SO4・24
H2Oと示される各種ミョウバン類(R:K、Na、NH3、Cs及
びRb等の1価の金属、R:Al、Cr、Fe、Ce、In、V、Co、
Ti及びMn等の3価の金属)やNa2SO4、K2SO4、Al2(S
O4、(NH42SO4、FaSO4・7H2O及びFe2(SO4
が挙げられる。具体的には焼きミョウバン、カリミョウ
バン、アンモニュウムミョウバン及びクロムカリミョウ
バン等が使用可能である。
硫酸塩類の使用量は、その種類により異なりいちがい
に決定できないが、超速硬セメント組成物100重量部に
対し、0.1〜5.0重量部である。0.1重量部未満では短期
強度が発現しにくく、5.0重量部を越えると、作業時間
がとれなかったり、長期の耐久性が低下する傾向があ
る。
硫酸塩類の具体的な使用量は、焼ミョウバンでは、0.
1重量部より効果があり、硫酸ナトリウム・硫酸アルミ
ニュウムなどは1.0重量部より効果がある、特に好まし
いものは、カリミョウバンやアンモニュームミョウバン
で使用量は0.5〜2.0重量部である。
本発明の炭酸塩類はカルボン酸類とともに強度増進剤
と凝結遅延剤として機能する。特に200kgf/cm2以上もの
高い1時間程度の超速硬セメントでは、炭酸塩類とカル
ボン酸類の併用が必要である。
炭酸塩類としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、
炭酸水素カリウム及び炭酸水素ナトリウム等が挙げられ
る。
炭酸塩類の使用量は、超速硬セメント組成物100重量
部に対し、0.2〜5.0重量部であり、0.5〜2.0重量部が好
ましい。0.2重量部未満では、瞬結して、施工に必要な
作業時間がとれない傾向があり、2.0重量部を越える
と、徐々に強度が低下してくる傾向がある。
カルボン酸類とは、クエン酸、グルコン酸、酒石酸及
びリンゴ酸等のオキシカルボン酸又はそれらのナトリウ
ム、カリウム及びカルシウム塩等の水溶性塩であり、こ
のうちの、二種類以上を併用することは好ましい。
カルボン酸類の使用量は、超速硬セメント組成物100
重量部に対し、0.05〜1.0重量部であり、0.1〜0.5重量
部が好ましい。0.05未満では、瞬結して施工に必要な作
業時間がとれず、1.0重量部を越えると作業時間が長す
ぎ、初期強度の発現も悪くなる傾向がある。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて、本発明を更に説明する。
実施例1 生石灰とボーキサイトを電気炉で溶融後、急冷して得
られた、CaO・Al2O3クリンカー(CaO含有量44.5重量
%)を、ポットミルでブレーン値4,800cm2/gに粉砕し
た。このCaO・Al2O3クリンカー粉100重量部と、セッコ
ウ粉を100重量部混合して得られた急硬成分を、セメン
トと第1表に示すように配合して、急硬セメントとし、
さらにこの急硬セメント94.4重量部に対し、カリミョウ
バン2.5重量部、炭酸カリウム2.5重量部、クエン酸0.4
重量部及びグルコン酸ナトリウム0.2重量部を混合して
超速硬セメント組成物を調合した。
この超速硬セメント組成物100重量部に、姫川産川砂1
50重量部を配合し、さらに、超速硬セメント組成物100
重量部に対し30重量部の水道水を配合し、ASTM−C305に
規定されているモルタルミキサーで練り混ぜ、20℃の恒
温室にて凝結の終結時間(ASTM403−65Tに準ずる)と注
水1時間後の圧縮強度を測定した。その結果を第1表に
併記する。
<使用材料> セメント:アンデスセメント共同事業社製、早強ポルト
ランドセメント CA類:CAクリンカー、電気炉で溶融製造 セッコウ類:II型無水セッコウ、新秋田化成(株)製、
ブレーン値6,500cm2/g 硫酸塩類−a:カリミョウバン、和光純薬工業社製、試薬
1級 炭酸塩類−g:炭酸カリウム、和光純薬工業社製、試薬1
級 カルボン酸類−s:クエン酸、和光純薬工業社製、試薬1
級 〃 −t:グルコン酸ナトリウム、和光純薬工業
社製、試薬1級 実施例2 急硬セメント中の急硬成分を30重量%とし、急硬成分
中のCA類100重量部に対し、セッコウ類として無水セッ
コウの割合を第2表のように変化させたこと以外は実施
例1と同様に行った。結果を第2表に併記する。
実施例3 急硬セメント中の急硬成分の配合量を30重量%とし、
硫酸塩類の使用量とその種類を変化させたこと以外は、
実施例1と同様に行なった。その果結を第3表に示す。
<使用材料> 硫酸塩類−b:焼きミョウバン、和光純薬工業社製、試薬
1級 〃 −c:硫酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬
1級 〃 −d:硫酸アルミニュウム、和光純薬工業社製、
試薬1級 〃 −e:硫酸第1鉄、和光純薬工業社製、試薬1級 〃 −f:アンモニュウムミョウバン、〃、〃 上記以外は実施例1と同様 実施例4 急硬セメント中の急硬成分の配合量を30重量%とし、
炭酸塩類の種類と使用量を変化させたこと以外は実施例
1と同様に行なった。その結果を第4表に示す。
<使用材料> 炭酸塩類−h:炭酸ナトリウム、和光純薬工業社製、試薬
1級 〃 −j:炭酸水素ナトリウム、〃、〃 上記以外は実施例1と同様 実施例5 急硬セメント中の急硬成分の配合量を30重量%とし、
カルボン酸類の種類と使用量を変化させたこと以外は実
施例1.と同様に行なった。その結果を第5表に示す。
<使用材料> カルボン酸類−u:クエン酸ナトリウム、和光純薬工業社
製、試薬1級 上記以外は実施例1と同様 〔発明の効果〕 以上から明らかなように、本発明の超速硬セメント組
成物を使用すると、通常の施工に必要な、作業時間が20
分以上確保できるとともに、従来の技術では打設後、3
〜6時間を要した短時間強度を、わずか1時間で発現さ
せることができ、その後の強度発現も順調に伸び、長期
耐久性に優れ、しかも、従来硬化後に発生した、斑点化
現象が解消される等の効果を発揮するものである。本発
明の超速硬セメント組成物を使用することにより、市街
地や高速道路等の補修工事の際の交通渋滞が解消され、
災害等の早期復旧が可能となるなど、優れた効果が期待
できる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カルシウムアルミネート100重量部に対
    し、セッコウ類50〜300重量部からなる急硬成分を5〜5
    0重量%含有してなる急硬セメントと、1価及び/又は
    3価の金属の硫酸塩、炭酸塩類及びカルボン酸類の合計
    100重量部に対し、1価及び/又は3価の金属の硫酸塩
    0.1〜5.0重量部、炭酸塩0.2〜5.0重量部及びカルボン酸
    類0.05〜1.0重量部を主成分とする超速硬セメント組成
    物。
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